外尔费米子是磁单极子吗？

费米子，指的是自旋为半整数的粒子，服从费米-狄拉克统计。因为自旋是半整数，比逊遵从泡利不相容原理，即在全同粒子集体中，一个量子态只能容纳一个费米子。典型的费米子有电子、质子和中子。特别是材料中的电子，因为是费米子，无法处于相同的量子态中，使得材料内部电子在动量空间按照能带分布来填充，形成了各种微观电子态。能带中的电子，因为携带了相互作用的因素，包括电子-电子间相互作用、电子-声子相互作用等等，那么可以将电子等效成一个新的粒子，这就是准粒子。准粒子对应材料基态的一种元激发，或者说是材料中电子体系相互作用的体现。

费米子包括两类：狄拉克费米子和马约拉纳费米子。狄拉克费米子指的是粒子和反粒子不同的费米子，马约拉纳费米子指的是粒子和反粒子均为其自身的费米子。

进一步，狄拉克费米子又可以分为有质量和无质量的费米子，其中无质量的费米子又可以分为左旋和右旋两类，称之为外尔费米子。所以外尔费米子具备两个特征：1.无质量，即存在线性色散关系；2.手性，分为左旋和右旋两种手性。有质量的狄拉克费米子构成了标准模型里的各种费米子，无质量的费米子目前尚未在自由粒子中找到。但是，在固体材料中的准粒子中，可以有无质量的外尔费米子，或者说，它描述的是电子的相互作用。其线性色散体现在能带上就是一个狄拉克锥，锥中心点落在费米面上，连接两个锥的是费米弧，锥点也是费米弧顶点就各是一个外尔费米子。因为具有左旋或右旋的特征，这种外尔费米子又是一个磁单极子。特别注意的是，固体材料中的准粒子都是在动量空间描述的，因此目前发现的外尔费米子是动量空间的磁单极子，并不是实际空间里的磁单极子，更不是自由磁单极子。